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航母除了配置大量的舰载机外，还配置相应的火控系统。早期航母安装了一些进攻型武器，但随着航母技术的发展，现代航母只装备防空和近防武器，以防备敌方的空袭或导弹的攻击。
航空母舰的主要武器装备是它搭载的各种舰载机，包括了歼击机、轰炸机、预警机和电子战机等。舰载机是航母最好的进攻和防御武器。理论上说，没有一种舰载雷达的扫描范围能超过预警机，没有一种舰载反舰导弹的射程能超过战机的航程，没有任何一种舰载反潜设备的能力能超过反潜机。航母上通常只装备自卫武器，如火炮、导弹武器系统等。
在第二次世界大战时期，由于舰炮是军舰最重要的作战武器之一，所以当时的航母除了主要搭载舰载机之外，还会安装大量各种口径的火炮。例如，美国海军在20世纪20年代建成服役的标准排水量3.6万吨的“列克星敦”号便安装有4座双联装203毫米主炮；而同时期建造的日本“赤城”号航空母舰也安装有10门200毫米主炮。
后来各国都意识到航母不需要参与水面的炮战，而来自空中的飞机才是主要威胁。于是，“列克星敦”号和“赤城”号都拆除了大口径的主炮，改装为更实用的中口径防空/反舰两用炮。美国的高平两用炮口径以127毫米为主；日本的为120毫米和127毫米；英国的稍小，为114毫米和102毫米。
此外，40毫米和40毫米以下口径的高炮也是航母的重要武器，配备数量会高达数十门。例如，美国“中途岛”级航空母舰除了配备127毫米舰炮外，还有21座四联装40毫米炮和数十门单管20毫米炮。
防空武器
舰炮
在第二次世界大战结束后，战列舰逐渐被淘汰，航母成为新的海上霸主。随着航空技术的发展，航母已经完全没有大口径舰炮的影子了，取而代之的是防空导弹和近程武器系统。例如在美国“尼米兹”级航空母舰上，仅有2~3具MK29“海麻雀”导弹发射装置和3~4门20毫米“密集阵”近程武器系统。而法国“戴高乐”号航空母舰的自带武器也相似，仅为防空导弹和小口径近防炮。